1,資訊理論是應用數學的乙個分支
還有電子工程,涉及到量化
的資訊。起源是夏農的一片**「a mathematical theory of communication 」
2。資訊理論的發展 訊號加工操作,比如資料壓縮,可靠的儲存和資料交流。
3.資訊是可以被測量的,就像密度和質量一樣,傳輸的符號對於接受者來說是不確定的
4.資訊理論的作用,訊號**的電源 訊號傳輸的資訊通道的頻寬或頻率範圍;
還有通道的雜訊,它會改變訊號
5.夏農的資訊理論還告訴工程師,在乙個理想的系統中,可以傳輸多少資訊。
6.shannon還在數學上詳細闡述了「資料壓縮」的原理,它認識到這句話的結尾「只有理解必須傳遞的資訊」才會顯示出來。
他展示了我們如何通過雜訊通道傳輸資訊,我們可以控制出錯率。
7. 資訊理論的重要性
(1)在很大程度上,多虧了夏農的洞察力,數字系統已經在通訊和資訊處理領域佔據了主導地位。 數據機 衛星通訊 資料儲存 無線通訊技術
(2)shannon激發了一種創造性的方法來壓縮位元(只提取「真實」資訊),將它們編碼以傳送到乙個通道上,並在以後或其他地方以任何期望的精確度來解釋它們。
(3)隨著夏農的洞察力,工程師和其他人繼續開發方法以最大化另一種通訊突破——電晶體的發明。
8 資訊理論的應用
交流 統計學的推論 自然語言處理(nlp) 密碼學 量子論計算 神經生物學
9 .數字通訊系統框架
10 密碼學
密碼的詳細操作由演算法控制,每個例項由乙個「鍵」控制
對稱加密 des aes 公用一把私鑰
非對稱加密 rsa diffie-hellman 公鑰私鑰
11 信源編碼 = 資料壓縮
(1)刪除原始資訊源中自然發生的不受控制的冗餘
(2)為源輸出提供有效的表示
(3)頻寬利用率最大化
(4)提高資料傳輸速度
12 信源編碼的例項 jpeg編碼
原始資料,切分8*8畫素,再通過fdct變換,然後再量化,熵編碼,壓縮的影象
13 通道編碼
(1)格式化傳輸的資訊,增強其對噪音的免疫力。
(2)提供一種有效的方法來交換另一種通訊資源(例如,減少電能消耗的**頻寬。
通道編碼是通過將受控冗餘插入到傳輸資訊流中來實現的
任何額外的位元,如漢明碼,bch碼,reed - solomon碼,卷積碼,turbo碼,或
作為一種擴充套件的通道訊號集,如在trelliscoded調製的情況下。
14 通道編碼應用
漢明碼 crc碼 gsm 卷積碼
15 調製解調
將通道編碼器輸出轉換為模擬訊號,該訊號適用於通過雜訊通道進行有效傳輸。
•調製器的工作方式是將正弦載波的振幅、頻率或相移到通道編碼器輸出上。
振幅鍵控(ask)
頻移鍵控(fsk)
相移鍵控(psk)
16 通訊系統設計準則
(1)有效利用通道頻寬和傳輸訊號功率等通訊資源
(2)減少模擬通訊中的逼真度損失
(3)儘量減少數字通訊中出現錯誤的概率
(4)降低系統實現的複雜性(成本)
換句話說,乙個人必須在頻寬、權力、可靠性和複雜性之間找到平衡。
17 通道模型
——**通道
——同軸電纜
——光纖
——微波無線電頻道
——衛星頻道
從數學的角度來說,上面的大部分通道可以被建模為乙個過濾器加上附加的雜訊,如下所示。
18 簡單的通道模型的例子
r(t) = s(t) * h(t) + n(t)
假設濾波器是乙個具有脈衝響應h(t)的確定性線性定常濾波器。
進一步假設雜訊是乙個加性的高斯白雜訊(awgn)處理n(t)。
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